[发明专利]一种步进式变胞爬树机器人机构

说明书

一种步进式变胞爬树机器人机构，包括机械腿装置和机架杆组件，所述机械腿装置包括第一机械腿装置、第二机械腿装置、第三机械腿装置和第四机械腿装置，所述第一机械腿装置包括驱动摇杆、从动摇杆、连杆、连接架、滑套、滑套驱动液压缸、机械腿、机械腿驱动液压缸、固定爪、弧形限位滑槽、滚动轴承和可控限位铰链。驱动摇杆单独驱动时，便能实现复杂爬树抱树运动，因此驱动简单；机械腿与树干有倾斜角度，利用驱动力的反作用力便可实现锁死，因此爬树工作安全可靠；机器人爬树过程中，转换自由度，可以改变抱紧角度，实现机器人灵活适应树木直径的变化；模拟动物身体构造，使爬树机器人机构灵活适应不同形状树木。

技术领域

本发明涉及机器人机构设计领域，特别是一种步进式变胞爬树机器人机构。

背景技术

随着机器人机构技术水平的不断提高，仿生机器人机构的应用渐为广泛，其中仿生爬树机器人机构的应用在树木整枝、病害防治、虫害防治、果实采摘、野外探测监控等方面也日益增多，现有爬树机器人机构主要有仿蛇形缠绕机器人，上下伸缩式机器人，翻转式机器人等，现有爬树机器人存在驱动元件众多，运动速度慢，负载能力小，而且对不同直径树木通用性差等问题，不能很好实现爬树及工作任务。

中国专利ZL2012103468033公开了一种四足攀爬机器人，该机器人利用自重自锁，而且每个抱紧臂都安装三个电机，驱动较复杂，总体运动速度也较慢，不具适用性；中国专利CN105963931A公布了一种新型自动化爬树设备，该专利利用液压缸收缩履带实现爬动，利用弧形杆件实现抱紧，在实际作业时，只适用于等截面直挺树木，树木粗细变化时不能完成抱紧，应用非常局限。其他公开的有关爬树机器人机构的专利基本与上述两类专利类似。

目前，未见有驱动简单、爬树可靠安全又能适应不同粗细，不同形状的树木的爬树机器人机构。

发明内容

本发明的目的是提供一种步进式变胞爬树机器人机构，它能克服现有爬树机器人机构的不足，驱动摇杆单独驱动时，便能实现复杂爬树抱树运动，驱动简单；机械腿与树干有倾斜角度，利用驱动力的反作用力便可实现锁死，爬树工作安全可靠；机器人爬树过程中，转换自由度，可以改变抱紧角度，实现机器人灵活适应树木直径的变化，模拟动物身体构造，使爬树机器人机构灵活适应不同形状树木。

本发明通过以下技术方案达到上述目的：一种步进式变胞爬树机器人机构，包括机械腿装置和机架杆组件，具体结构和连接关系为：

所述机械腿装置包括第一机械腿装置、第二机械腿装置、第三机械腿装置和第四机械腿装置，所述第一机械腿装置包括驱动摇杆、从动摇杆、连杆、连接架、滑套、滑套驱动液压缸、机械腿驱动液压缸、机械腿、固定爪、弧形限位滑槽、滚动轴承和可控限位铰链，驱动摇杆一端与连杆铰接，另一端与第一杆铰接，从动摇杆一端与连杆铰接，另一端与第一杆铰接，连接架既与连杆铰接，又与滑套通过圆柱副连接，还与机械腿驱动液压缸连接，所述滑套与滑套驱动液压缸通过螺纹连接，所述机械腿驱动液压缸与机械腿通过螺纹连接，所述滑套驱动液压缸与第一杆铰接，所述固定爪与连接架固连，所述从动摇杆下方安装了滚动轴承，滚动轴承在弧形限位滑槽内运动，弧形限位滑槽固定在第一杆下方，所述可控限位铰链，包括可控抱紧限位滑块、弹簧、销轴，所述弹簧一端与连杆固连，另一端与可控抱紧限位滑块固连，可控抱紧滑块在连杆下方滑动，所述销轴与连杆固连，第二机械腿装置、第三机械腿装置和第四机械腿装置与第一机械腿装置结构及连接关系相同；

所述机架杆组件包括第一杆、第二杆、第三杆、第四杆、第五杆、第六杆、第七杆和第八杆，第一杆与第二杆通过第一虎克铰连接，第二杆和第三杆通过第一铰链连接，第三杆与第四杆通过第二虎克铰连接，第四杆与第五杆通过第二铰链连接，第五杆与第六杆通过第三虎克铰连接，第六杆与第七杆通过第三铰链连接，第七杆与第八杆通过第四虎克铰连接，第八杆与第一杆通过第四铰链连接，第一杆与驱动摇杆铰接，通过驱动所述第一虎克铰、第三虎克铰，能够实现左右转向，向上弯腰的动作，通过驱动第二虎克铰、第四虎克铰可以实现改变重心等动作，灵活应对爬树时各种工况。